Expo Sobre Extinción Del Arco en Interruptores

Expositor. Richard Moreno

Es una descarga eléctrica (corriente) que se forma entre dos electrodos, con un medio ionizado, sometidos a una diferencia

Contactos cerrados, Separación de los contacto, máxima mínima resistencia de resistencia, la corriente se concentra en el contactos, densidad de punto de contacto, aumentando la corriente casi uniforme. potencia disipada en forma de calor. R=  p *l/A

El proceso de formación del plasma se debe a la ionización del gas, donde se desprenden electrones de los átomos, esto provoca la descomposición de los átomos eléctricamente neutrosLa enionización iones positivos y electrones. se puede formar de varias maneras, siendo las mas importantes en este estudio: Ionización térmica o emisión termoica. Es el resultado del choque aleatorio de electrones en un medio gaseoso con temperatura alta Ionización por impacto o emisión de campo. Se produce al acelerar un electrón mediante la acción de un campo eléctrico en un medio gaseoso.

Desionizando

el medio donde este se produce. La des-ionización es el proceso de restaurar un gas ionizado, compuesto de iones y electrones a su estado natural neutro.

 Aumentando

la resistencia del arco. Esto se logra aumentando la distancia de separación de los

El arco eléctrico libera una gran cantidad de energía, la mayor parte en forma de calor, esta energía puede fundir los contactos de los interruptores. Cuando se establece un arco en un medio liquido, este se vaporiza debido a la alta temperatura, desarrollada por la descarga eléctrica, aumentando así la presión en las cámaras de extinción, según lo describe la ecuación de estado de los gases. P1xT2=P2xT1

Para

reducir la temperatura del material metálico de los contactos se debe contar con un medio de enfriamiento. Para disminuir el aumento de presión en un tanque, se deben dotar esas cámaras de interrupción con medios

Para lograr una buena interrupción es necesario impedir el reencendido del arco después de un valor de corriente cero. Esto, se logra con la desionización del entrehierro formado entre los contactos del interruptor. En realidad no es verdaderamente cierto el hecho que el arco se interrumpe cuando la corriente pasa por cero debido a la acción de la regeneración dieléctrica y a que los intercambios de energía térmica pueden llegar a ser superiores a la energía interna generada por el arco produciendo la extinción del mismo antes del cruce por cero de la corriente, esto genera, por ser los sistemas de potencia de naturaleza inductiva, un aumento de

Con

el fin de disminuir estas tensiones se conectan el paralelo a los contactos capacitores. Oscilograma respectivo al desconectar el interruptor en paralelo con el capacitor. Comportamiento

de la tensión de recuperacion Uz en función

Dispositivos cuya función consiste es desconectar y/o restablecer l conducción de corriente en un circuito en operaciones de carga normal, condiciones de Se clasifican de acuerdo con: sobrecargas o de cortocircuitos. tensión de operación. El nivel Baja tensión: menos de 1000 v  Alta tensión: mas de 1000 v Características de diseño. Tanque vivo. Tanque muerto. Medio de extinción. De soplo magnético. De aceite. de aire comprimido.

las cámaras interruptivas se El tanque está sólidamente encuentran soportadas en columnas aterrado y aloja las cámara aislantes y éstas quedan aislando la interruptivas y el medio parte energizada del potencial a aislante. tierra.

Generan una fuerza eléctrica en el arco debido a la interacción del campo magnético, formado por las bobinas de campo,

Cuando se forma el arco, las superficies de contacto del aceite se vaporizan, se forman gases, entre ellos el hidrogeno. Este gas forma una burbuja que envuelve completamente el arco, el aumento de temperatura genera un aumento presión y se genera

Utilizan el aceite para efectos de extinción de arco y como medio aislante, de allí que posean una gran cantidad de aceite. Si no se tuviese esta gran cantidad, se pudiesen formar arcos entre los electrodos y la cuba. Estos interruptores son de tanque muerto.

Este tipo de interruptores usan el aceite sólo como medio interruptivo y para fines de aislamiento posee estructuras solidas que separan el potencia de red de tierra. Esta configuración hacen de este tipo, interruptores de tanque vivo.

En este tipo de interruptor, el contacto móvil le bloquea al aire a alta presión la salida de la cámara, hasta que se separa del orificio. El aire adicional a presión, inyectado en la cámara de ruptura a través de una válvula de soplado, trata de salir de la cámara de extinción soplando así directamente el arco eléctrico

Estos interruptores utilizan el gas Hexafluoruro de azufre como medio de extinción del arco. La molécula del SF6 se forma por la unión de una molécula de azufre (S) con seis moléculas de fluor (F) a través de enlaces covalentes (unión de los átomos compartiendo los electrones de la ultima capa).

Poseen un sistema cilindro pistón, el cual aprovecha la energía mecánica proporcionada por el mecanismo de apertura de los contactos para comprimir el gas en el cilindro, el cual es liberado luego que los contactos dejan la garganta de la tobera.

Operan con el mismo principio que los interruptores en aceite con cámara de extinción, en el sentido de que aprovechan la energía térmica liberada por el arco para elevar la presión dentro de una cámara interruptiva por aumento de la temperatura.

Estos interruptores toman ventaja del vacío debido a sus excepcionales características dieléctricas, en lo que respecta a que en el vacio no se puede formar un plasma por la ausencia de átomos que se requieren para la ionización.

Ventajas

de los Interruptores de Soplo de magnético. No implican peligro de incendio. Su capacidad de interrupción es mediana. Se tiene muy fácil acceso a sus contactos. Desventajas de los Interruptores de Soplo magnético. Requiere de la instalación de un sistema de aire comprimido para extinguir arcos de corrientes pequeñas.

Ventajas

de los Interruptores de aire comprimido.  No implican peligro de incendio. Su operación es muy rápida. Son adecuados para el cierre rápido Su capacidad de interrupción es muy alta. Se tiene muy fácil acceso a sus contactos.

Desventajas

de los Interruptores de aire comprimido. Requiere de la instalación de un sistema de aire comprimido. Su construcción es mucho más complicada. En caso de que el aire se humedezca lo suficiente puede reencender el arco eléctrico y puede llegar a explotar el interruptor.

Ventajas

de los interruptores en aceite. Funcionamiento sencillo, simplificándose la operación. Fácil mantenimiento. Desventajas de los interruptores en Aceite Presencia de carbonización (con lo cual disminuye su rigidez dieléctrica). La acumulación de sustancias producto de la carbonización amerita la adopción de medidas preventivas como limpieza periódica de la cuba, regeneración o renovación del aceite, etc. En pequeño volumen de aceite se presenta una carbonización muy rápida por la interrupción de fallas y, por lo tanto, se requiere de un mantenimiento más frecuente.

Ventajas

de los interruptores en Sf6. Interrupción más suave, que produce sobretensiones bajas. Requiere mecanismos de baja energía. Partes móviles más ligeras. Mayor confiabilidad Menor costo de los interruptores.

Ventajas

de los interruptores en vacio. Son seguros y confiables. Son compactos. Tienen tasa baja de desgaste de contactos. Requieren poco mantenimiento.  Alta rigidez dieléctrica. Elevada tasa de recuperación dieléctrica. Desventajas de los interruptores en vacio. Requieren una investigación muy exigente. Uso de materiales especiales para los contactos para generar el vapor necesario para sostener el arco. Hermetismo absoluto en la cámara de interrupción.

La Gráfica siguiente muestra la rigidez dieléctrica de varios materiales aislantes.